《2022年中学高考物理试题分类汇编曲线运动万有引力 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年中学高考物理试题分类汇编曲线运动万有引力 .pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习必备欢迎下载张静中学高考物理试题分类汇编曲线运动、万有引力（全国卷1） 18一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时， 其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为A1tanB12 tanCtanD2tan【答案】 D 【解析】如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角 ，根据有：gtv0tan。则下落高度与水平射程之比为tan2122002vgttvgtxy， D 正确。【命题意图与考点定位】平抛速度和位移的分解。（全国卷1）25 （18 分）如右图，质量分别为m 和 M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速周运动， 星
2、球 A 和 B 两者中心之间距离为L。已知 A、B 的中心和O 三点始终共线，A 和 B 分别在 O 的两侧。引力常数为G。求两星球做圆周运动的周期。在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球 A 和 B，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1。但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T2。 已知地球和月球的质量分别为5.98 1024kg 和 7.35 1022kg 。求 T2与 T1两者平方之比。 （结果保留3 位小数）【答案】)(23mMGLT1.01 【解析】A 和 B 绕 O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A 和
3、B的向心力相等。且A 和 B 和 O 始终共线，说明A 和 B 有相同的角速度和周期。因此有RMrm22，LRr，连立解得LMmmR，LMmMr对 A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得LmMMTmLGMm22)2(精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页学习必备欢迎下载化简得)(23mMGLT将地月看成双星，由得)(231mMGLT将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得LTmLGMm22)2(化简得GMLT322所以两种周期的平方比值为01.11098.51035.71098. 5)(2422242
4、12MMmTT（全国卷2）21. 已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6 倍。若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为A6 小时 B. 12小时 C. 24小时 D. 36小时【答案】 B【解析】地球的同步卫星的周期为T1=24 小时，轨道半径为r1=7R1，密度 1。某行星的同步卫星周期为T2，轨道半径为r2=3.5R2，密度 2。根据牛顿第二定律和万有引力定律分别有1211213111)2(34rTmrRGm2222223222)2(34rTmrRGm两式化简得12212TT小时【命题意图与考点定位】牛顿第二定律和万
5、有引力定律应用于天体运动。（新课标卷） 20. 太阳系中的8 大行星的轨道均可以近似看成圆轨道. 下列 4 幅图是用来描述这些行星运动所遵从的某一规律的图像. 图中坐标系的横轴是lg(/)OTT，纵轴是lg(/)ORR; 这里 T 和 R 分别是行星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径，OT和0R分别是水星绕太阳运行的周期和相应的圆轨道半径.下列 4 幅图中正确的是精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 16 页学习必备欢迎下载答案： B 解析：根据开普勒周期定律：周期平方与轨道半径三次方正比可知23TkR, 3020kRT两式相
6、除后取对数，得：303202lglgRRTT，整理得：00lg3lg2RRTT，选项 B正确。（北京卷） 16一物体静置在平均密度为的球形天体表面的赤道上。已知万有引力常量，若由于天体自转使物体对天体表面压力恰好为零，则天体自转周期为124()3G123()4 G12()G123()G答案： D 【解析】赤道表面的物体对天体表面的压力为零，说明天体对物体的万有引力恰好等于物体随天体转动所需要的向心力，有322423GR mmRRT，化简得3TG，正确答案为 D。（上海理综） 8如图是位于锦江乐园的摩天轮，高度为108m，直径是98m。一质量为50kg 的游客乘坐该摩天轮做匀速圆周运动旋转一圈需
7、25min 。如果以地面为零势能面，则他到达最高处时的（取g=10m/s2） （） 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页学习必备欢迎下载A重力势能为5.4 104J，角速度为0.2rad/s B重力势能为4.9 104J，角速度为0.2rad/s C重力势能为5.4 104J，角速度为4.2 10-3rad/s D重力势能为4.9 104J，角速度为4.2 10-3rad/s 答案 ：C （上海物理）12. 降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风，若风速越大，则降落伞（A）下落的时间越短（B）下落的时间越长（C
8、）落地时速度越小（D）落地时速度越大答案 ：D解析： 根据221gtH，下落的时间不变；根据22yxvvv，若风速越大，yv越大，则降落伞落地时速度越大；本题选 D。本题考查运动的合成和分解。难度：中等。（上海物理） 15. 月球绕地球做匀速圆周运动的向心加速度大小为a，设月球表面的重力加速度大小为1g，在月球绕地球运行的轨道处由地球引力产生的加速度大小为2g，则（A）1ga（B）2ga（C）12gga（D）21gga解析：根据月球绕地球做匀速圆周运动的向心力由地球引力提供，选B。本题考查万有引力定律和圆周运动。难度：中等。这个题出的好。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
9、纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页学习必备欢迎下载（上海物理） 24. 如图，三个质点a、b、c 质量分别为1m、2m、M（12,Mm Mm）.在 C的万有引力作用下，a、b 在同一平面内绕c 沿逆时针方向做匀速圆周运动，轨道半径之比:1: 4abrr, 则它们的周期之比:abTT=_; 从图示位置开始，在b 运动一周的过程中，a、b、c 共线了 _次。【解析】根据rTmr2224MmG，得GMrT324, 所以81baTT，在 b 运动一周的过程中，a 运动 8 周，所以a、b、c 共线了 8 次。本题考查万有引力和圆周运动。难度：中等。（上海物理） 30.（10 分
10、）如图， ABC和 ABD为两个光滑固定轨道，A、B 、E在同一水平面， C、D、E在同一竖直线上，D点距水平面的高度h，C点高度为2h，一滑块从A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到C或 D处后水平抛出。（1）求滑块落到水平面时，落点与E点间的距离CS和DS. （2）为实现CSDS，0v应满足什么条件？解析 ：（1）根据机械能守恒，22220011112,2222CDmvmghmvmvmghmv根据平抛运动规律：2122chgt，212Dhgt精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页学习必备欢迎下载cc cSv t,DD
11、DSv t综合得220416Cv hShg，22024Dv hShg（2）为实现CSDS，即220416v hhg22024v hhg，得0v6gh但滑块从A点以初速度0v分别沿两轨道滑行到C或 D处后水平抛出，要求ghv20，所以ghvgh620。本题考查根据机械能守恒和平抛运动规律以及用数学工具处理物理问题的能力。难度：难。（天津卷） 6.探测器绕月球做匀速圆周运动，变轨后在周期较小的轨道上仍做匀速圆周运动，则变轨后与变轨前相比A.轨道半径变小B.向心加速度变小C.线速度变小D.角速度变小答案 ：A （江苏卷） 1、如图所示，一块橡皮用细线悬挂于O 点，用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动，
12、运动中始终保持悬线竖直，则橡皮运动的速度（A）大小和方向均不变（B）大小不变，方向改变（C）大小改变，方向不变（D）大小和方向均改变选 A 难度：中等考查运动的合成。【解析】橡皮在水平方向匀速运动，在竖直方向匀速运动，合运动是匀速运动（江苏卷） 6、20XX年 5 月，航天飞机在完成对哈勃空间望远镜的维修任务后，在A 点从圆形轨道进入椭圆轨道，B为轨道上的一点，如图所示，关于航天飞机的运动，下列说法中正确的有（A）在轨道上经过A 的速度小于经过B 的速度（B）在轨道上经过A 的动能小于在轨道上经过A 的动能（C）在轨道上运动的周期小于在轨道上运动的周期（D）在轨道上经过A 的加速度小于在轨道上
13、经过A的加速度答案 ：ABC 解析 ：逐项判断A根据开普勒定律，近地点的速度大于远地点的速度，A 正确；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页学习必备欢迎下载B由 I 轨道变到II 轨道要减速，所以B正确；C根据开普勒定律，cTR23，12RR，所以12TT。C正确；D根据2RGMa,应等于， D 错误；本题选 ABC。本题考查万有引力和开普勒定律。难度：中等。（江苏卷） 14. (16 分)在游乐节目中， 选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上，小明和小阳观看后对此进行了讨论。如图所示，他们将选手简化为质量m=
14、60kg 的指点，选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳与竖直方向夹角=30，绳的悬挂点O 距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取中立加速度210/gm s，sin530.8，cos530.6（1）求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F；（2）若绳长 l=2m, 选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力1800fN，平均阻力2700fN，求选手落入水中的深度d；（3）若选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远；小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。【解析】（1）机械能守恒21(1 cos )2mglmv圆周
15、运动F mgm2vl解得F（ 32cos）mg人对绳的拉力FF则F1080N （2）动能定理mg（Hlcosd）（ f1f2）d0 则 d=12(cos)mg Hlffmg解得(3)选手从最低点开始做平抛运动x=vt H-l=212gt且有式解得2()(1 cos )xl Hl当2Hl时， x 有最大值，解得l=1.5m 因此，两人的看法均不正确。当绳长钺接近1.5m 时，落点距岸边越远。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页学习必备欢迎下载本题考查机械能守恒，圆周运动向心力，动能定理，平抛运动规律及求极值问题。难度：
16、较难。（福建卷） 14. 火星探测项目我过继神舟载人航天工程、嫦娥探月工程之后又一个重大太空探索项目。假设火星探测器在火星表面附近圆形轨道运行周期为1T，神州飞船在地球表面附近圆形轨道运行周期为2T，火星质量与地球质量之比为p，火星半径与地球半径之比为q，则1T、2T之比为A.3pq B. 31pq C. 3pq D. 3qp答案： D 解析：设中心天体的质量为M ，半径为R ，当航天器在星球表面飞行时，由222MmGmRRT和343MVR，解得23GT，即31TG；又因为3343MMMVRR，所以3RTM，312TqTp。【命题特点】本题关注我国航天事业的发展，考查万有引力在天体运动中的应用
17、，这也几乎是每年高考中必考的题型。【启示】本类型要求考生熟练掌握万有引力定律在处理有关第一宇宙速度、天体质量和密度、周期与距离以及同步卫星的方法，特别要关注当年度航天事件。（山东卷） 181970 年 4 月 24 日，我国自行设计、制造的第一颗人造地球卫星“东红一号”发射成功，开创了我国航天事业的新纪元。“东方红一号”的运行轨道为椭圆轨道，其近地点M和运地点N的高度分别为439km和 2384km ，则 A卫星在M点的势能大于N点的势能 B卫星在M点的角速度大于N点的角速度 C卫星在M点的加速度大于N点的加速度 D卫星在N点的速度大于7 9km/s 答案： BC 解析：A根据PMmEGr，因
18、为MrNr，所以PMEPNE， A错误；B根据vr，因为MvNv，且MrNr，所以MN， B正确；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页学习必备欢迎下载C根据2GMar，因为MrNr，所以MaNa，C正确；D根据GMvr，因为MrR，R为地球半径，所以Mv 79km/s，D错误。本题选 BC 。本题考查万有引力定律和圆周运动。难度：中等。（重庆卷） 16. 月球与地球质量之比约为1：80，有研究者认为月球和地球可视为一个由两质点构成的双星系统，它们都围绕月地连线上某点O做匀速圆周运动。据此观点，可知月球与地球绕O点运动
19、的线速度大小之比约为A 1 ：6400 B 1：80 C 80 ：1 D 6400：1 【答案】 C 【解析】月球和地球绕O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供各自的向心力，则地球和月球的向心力相等。且月球和地球和O 始终共线，说明月球和地球有相同的角速度和周期。因此有RMrm22，所以mMRrVv，线速度和质量成反比，正确答案C。（重庆卷） 24. （18 分）小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m 的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d 后落地。如题24 图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之
20、间的绳长为34d, 重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。（1）求绳断时球的速度大小1v和球落地时的速度大小2v。（2）向绳能承受的最大拉力多大？（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离为多少？解析 ：（1）设绳段后球飞行时间为t ，由平抛运动规律，有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页学习必备欢迎下载竖直方向21142dgt，水平方向1dv t得12vgd由机械能守恒定律，有2221113()224mvmvmg dd得252vgd（2
21、）设绳能承受的最大拉力大小为T，这也是球受到绳的最大拉力大小。球做圆周运动的半径为34Rd由圆周运动向心力公式，有21mvTmgR得113Tmg（3）设绳长尾l，绳断时球的速度大小为3v，绳承受的最大推力不变，有23mvTmgl得383vgl绳断后球做平抛运动，竖直位移为dl，水平位移为x，时间为1t有2112dlgt3 1xv t得()43l dlx当2dl时，x有极大值，max2 33xd（浙江卷） 20. 宇宙飞船以周期为T 绕地地球作圆周运动时，由于地球遮挡阳光，会经历“日全食”过程，如图所示。已知地球的半径为R，地球质量为M，引力常量为G，地球处置周期为T。太阳光可看作平行光，宇航员
22、在A 点测出的张角为，则精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页学习必备欢迎下载A. 飞船绕地球运动的线速度为22sin()RTB. 一天内飞船经历“日全食”的次数为T/T0 C. 飞船每次“日全食”过程的时间为0/ (2)aTD. 飞船周期为T=222sin()sin()RRGM答案 ：AD （浙江卷） 22. （16 分）在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H 的平台上A 点由静止出发，沿着动摩擦因数为滑的道向下运动到B 点后水平滑出，最后落在水池中。设滑道的水平距离为L，B 点的高度h 可由运动员自由调节（取
23、;g=10m/s2） 。求：（1）运动员到达B 点的速度与高度h 的关系；（2）运动员要达到最大水平运动距离，B 点的高度h 应调为多大？对应的最大水平距离SBH为多少？（3 若图中 H4m，L5m，动摩擦因数0.2，则水平运动距离要达到7m，h 值应为多少？解析 ：（1）设斜面长度为L1，斜面倾角为，根据动能定理得2101()cos2mg HhmgLmv即201()2mg HhmgLmv02 ()vg HhL（2）根据平抛运动公式X=vot 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页学习必备欢迎下载h=12gt2由 -
24、式得2()xHLh h（3）在式中令x=2m ,H=4m,L=5m,=0.2 则可得到： h2+3h-1=0 求出1352.62()2hm2350.38()2hm（四川卷）17.a 是地球赤道上一幢建筑，b 是在赤道平面内作匀速圆周运动、距地面9.6610m 的卫星， c 是地球同步卫星，某一时刻b、 c 刚好位于a 的正上方（如图甲所示），经 48h，a、b、c 的大致位置是图乙中的（取地球半径R=6.4610m，地球表面重力加速度g=10m/2s，=10）答案 ：B 【解析】 b、c 都是地球的卫星，共同遵循地球对它们的万有引力提供向心力，是可以比较的。a、c 是在同一平面内有相同奇偶奥速
25、度转动的，也是可以比较的，在某时刻c 在 a 的正上方，则以后永远在正上方。对b 有222bbbGMmmRRT，GM=R2，化简得3635262(16 10 )22102 1010(6.4 10 )bbRTsgR在 48 小时内 b 转动的圈数为48360020000btnT=8.64，所以 B 正确。（四川卷） 25.（20 分）如图所示，空间有场强0.5/ENC的竖直向下的匀强电场，长0.3 3lm的不可伸长的轻绳一端固定于O 点，另一端系一质量0.01mkg的不带电小球A，拉起小球至绳水平后，无初速释放。另一电荷量0.1qC、质量与A相同的小球P，以速度03 3/m s水平抛出，经时间0
26、.2ts与小球C与D点下方一足够大的平板相遇。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页学习必备欢迎下载不计空气阻力，小球均可视为质点，取210/gm s。（1）求碰撞前瞬间小球P的速度。（2）若小球C经过路0.09sm到达平板，此时速度恰好为0，求所加的恒力。（3）若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在D点下方面任意改变平板位置，小球C均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力。【解析】（1）P做抛物线运动，竖直方向的加速度为215/mgEqam sm在 D 点的竖直速度为3/yvatm sP碰前的速度为
27、2206/Pyvvvm s（2）设在 D 点轻绳与竖直方向的夹角为，由于 P与 A 迎面正碰，则P与 A 速度方向相反，所以P的速度与水平方向的夹角为有03tan3yvv，=30对 A 到达 D 点的过程中根据动能定理21cos2Amvmgl化简并解得2cos3/Avglm sP与 A迎面正碰结合为C，根据动量守恒得CAPmvmvmv2解得5 .1Cvm/s 小球 C 经过 s速度变为0，一定做匀减速运动，根据位移推论式5.1222svaCm/s2设恒力 F与竖直方向的夹角为 ，如图，根据牛顿第二定律精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
28、13 页，共 16 页学习必备欢迎下载maqEmgF2sin)2()90COS(0cos)2()90sin(qEmgF给以上二式带入数据得375.0)90COS(F3125.0)90sin(F解得34F =30（3）平板足够大，如果将平板放置到无限远根据题意也能相碰，此时小球C 必须匀速或加速不能减速，所以满足条件的恒力在竖直线与C 的速度线之间，设恒力与竖直方向的夹角为，则 0 120在垂直速度的方向上，恒力的分力与重力和电场力的分力等大反向，有cos()(2)cosFmgEq则满足条件的恒力为38cos(30)F（其中 0 120）（安徽卷） 17为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国
29、预计于20XX 年 10 月发射第一颗火星探测器“萤火一号” 。假设探测器在离火星表面高度分别为1h和2h的圆轨道上运动时，周期分别为1T和2T。火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G。仅利用以上数据，可以计算出A火星的密度和火星表面的重力加速度B火星的质量和火星对“萤火一号”的引力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页学习必备欢迎下载C火星的半径和“萤火一号”的质量D火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力答案 ：A 解析： 由于万有引力提供探测器做圆周运动的向心力，则有2121
30、12()()MmGmRhRhT；222222()()MmGmRhRhT，可求得火星的质量23231222124()4()RhRhMGTGT和火星的半径22321122311ThhTRTT，根据密度公式得：333443MMMVRR。在火星表面的物体有2MmGmgR，可得火星表面的重力加速度2GMgR，故选项A正确。（安徽卷） 24.(20分) 如图， ABD为竖直平面内的光滑绝缘轨道，其中 AB段是水平的， BD段为半径R=0.2m 的半圆， 两段轨道相切于B点，整个轨道处在竖直向下的匀强电场中，场强大小E=5.0 103V/m。一不带电的绝缘小球甲，以速度0沿水平轨道向右运动，与静止在B点带正
31、电的小球乙发生弹性碰撞。已知甲、乙两球的质量均为m=1.010-2kg，乙所带电荷量 q=2.0 10-5C，g 取 10m/s2。( 水平轨道足够长，甲、乙两球可视为质点，整个运动过程无电荷转移) （1） 甲乙两球碰撞后，乙恰能通过轨道的最高点D，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离；（2）在满足 (1) 的条件下。求的甲的速度0；（3）若甲仍以速度0向右运动，增大甲的质量，保持乙的质量不变，求乙在轨道上的首次落点到B点的距离范围。答案 ： （1）0.4m （ 2）2 5/m s（ 3）0.4mx1.6m解析 ：（1）在乙恰好能通过轨道的最高点的情况下，设乙到达最高点的速度为Dv，乙离开 D点
32、达到水平轨道的时间为t ，乙的落点到B点的距离为x，则E S R0R1R2M N 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页学习必备欢迎下载2DvmmgqER2122mgqERtmDxv t联立得：0.4xm（2）设碰撞后甲、乙的速度分别为v甲、v乙，根据动量守恒和机械能守恒定律有：0mvmvmv乙甲2220111222mvmvmv乙甲联立得：vv乙0由动能定理得：22112222DmgRqERmvmv乙联立得：5()2.5/DmgqE Rvm sm（3）设甲的质量为M ，碰撞后甲、乙的速度分别为vM、vm，根据动量守恒和机械能守恒定律有：0MvMvmvMm（10）2220111222MvMvmvMm（ 11）联立（ 10） （11）得：02mMvvMm（12）由（ 12）和Mm，可得：vvDm2vD（13）设乙球过D点的速度为vD，由动能定理得22112222DmgRqERmvmvm（14）联立（ 13） （ 14）得：2/m svD8/m s（15）设乙在水平轨道上的落点到B点的距离为x，则有Dxvt（16）联立（ 15） （ 16）得：0.4mx1.6m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页